SERTLİK VE GİDERİLMESİ

SERTLİĞİN NEDENİ İki değerli metal katyonları suda çözünmüş olarak bulundukları zaman, suya “sertlik” denilen bir özellik kazandırır. Sularda sertliğe neden olan iki temel katyon, kalsiyum(Ca) ve mağnezyum (Mg)’ dur. Bununla beraber, stronsiyum, aluminyum, baryum, demir, mangan ve çinko da sertliğe sebep olurlar. Ancak bunlar sularda genellikle fazla miktarlarda bulunmazlar. Kalsiyum, yeraltı sularının kireçtaşı birikintilerinden geçmesi sırasında çözünür. Mağnezyum ise, suyun dolomit ve diğer mağnezyum taşıyan mineralleri çözmesiyle suya geçer. Yeraltı suları, normal olarak, yüzey sularından daha serttir.

SERTLİK DERECELERİNİN TANIMI VE SERTLİK ÇEŞİTLERİ Su sertliği genellikle, kalsiyum karbonat cinsinden ifade edilir (mg/L CaCO3). Sertlik dereceleri şu esasa göre yapılmıştır. 1 Alman sertlik derecesi:100 ml suda 1 mg CaO 1 Fransız sertlik derecesi:100 ml suda 1 mg CaCO3 1İngiliz sertlik derecesi : 70 ml suda 1 mg CaCO3 İki çeşit sertlik tanımı yapılabilir: 1-Kalsiyum ve mağnezyum sertliği 2-Karbonat sertliği ve karbonat olmayan sertlik

SERTLİK DERECELERİNİN TANIMI VE SERTLİK ÇEŞİTLERİ Tablo 6.1 suların sertliklerine göre sınıflandırılması Kalsiyumun sebep olduğu sertliğe, kalsiyum sertliği denir. Burada, tuzun çeşidine bakılmaz. Tuz, CaSO4, CaCl2 ve diğer kalsiyum tuzları olabilir. Aynı şekilde, mağnezyumun sebep olduğu sertliğe de, mağnezyum sertliği denir. Genellikle sularda sertliğin tanımı, kalsiyum ve mağnezyumdan ileri geldiğinden,

SERTLİK DERECELERİNİN TANIMI VE SERTLİK ÇEŞİTLERİ Toplam sertlik = Kalsiyum sertliği + Mağnezyum sertliği Kabulü yapılmaktadır. Karbonat sertliği, kalsiyum ve mağnezyumun bikarbonatlarından ileri gelen sertliktir. Karbonat olmayan sertlikte ise, kalsiyum ve mağnezyum, bikarbonat haricindeki tuzlarından ileri gelen sertlik olmaktadır. Karbonat sertliğine, Ca(HCO3)2 ve Mg(HCO3)2 tuzlarının yanısıra, kalsiyum ve mağnezyumun karbonatları da katkıda bulunur. Karbonat olmayan sertlik ise, daha çok, MgSO4 ve MgCl2’ den ileri gelir.

SERTLİK DERECELERİNİN TANIMI VE SERTLİK ÇEŞİTLERİ Bunun yanısıra çok nadir olmakla birlikte, kalsiyum ve mağnezyumun nitratları da, karbonat olmayan sertliğe katkıda bulunurlar. Karbonat ve karbonat olmayan sertliklerin toplamına da toplam sertlik denilmektedir. Toplam sertlik = Karbonat sertliği + Karbonat olmayan sertlik Karbonat sertliği içeren bir su kaynatıldığı zaman bikarbonat bozunur ve kalsiyum ve mağnezyum karbonatlar çöker. Suyun kaynatılmasıyla giderilebildiğinden dolayı, bikarbonatların yol açtığı sertliğe “geçici sertlik” denir. Buna karşılık, karbonat olmayan sertlik kaynatmakla giderilemez. Bu yüzden bu sertliğe “kalıcı sertlik” adı verilmektedir.

Sert Suların Yol Açtığı Problemler Sert sular, sağlık bakımından zararsız oldukları halde, lezzet ve ekonomi bakımından kullanılmaya uygun değillerdir. Soğuk sulu boru tesisatında önemli olan geçici sertliktir. Buralarda kullanılacak su 12-16 Fr sertlik derecesinde olmalıdır. Daha yüksek geçici sertlikteki sulardan, düşük sıcaklıkta bile, kalsiyumkarbonat çökerek boruların içi kalker tabakasıyla örtülür. Sıcak sulu tesisatta, çökme daha çabuk olur. Böyle durumlarda, sıcak su tesisatı ve buhar kazanları gibi tertibatlara ait boruların, kısa zamanda kireç taşı tabakası oluşumuyla, kesitleri daralır.

Sert Suların Yol Açtığı Problemler Bu da, daha fazla pompalama masraflarına yol açar. Ayrıca, kazanlarda biriken tabakalar da, enerji masraflarının artmasına sebep olur. Kazan içinde oluşan 1 mm’ lik bir tabaka, ısıtma masraflarını %10 arttırır. Daha kalın tabakaların ise, kazanların patlamasına yol açtığı bilinmektedir.

Sert Suların Yol Açtığı Problemler Sert sularda sabun ve deterjan masrafı fazla olur. Sertliğe neden olan iyonlar sabunla çökelti verirler. Bu durumda sabun ve deterjanler geç köpürürler. Deterjanlara sert sularda köpürmeleri için, bazı katkılar yapılır (Fosfat tuzları gibi). Sert suların kullanıldığı tekstil endüstrisinde, boyaların doku içine nüfuz etmesi zorlaşır. Suların nispeten yumuşak olmaları arzu edilmekle beraber, çok yumuşak suların da bir takım dezavantajları vardır.

Sert Suların Yol Açtığı Problemler Çok yumuşak sular, borularda korozyona yol açmaktadır. Bu korozyon, boruların ömrünü kısaltır ve kurşun, kadmiyum gibi toksik ağır metallerin, içme suyuna karışmasına yol açar. Suyun korozif özelliği, “doyma indeksi” adı verilen bir parametreyle ifade edilir; Doyma indeksi = pHgerçek - pHs Burada, pHgerçek = Suyun ölçülen pH değeri pHs = Suyun CaCO3 ile doygun durumdaki pH değeri

Sert Suların Yol Açtığı Problemler Şayet, pHgerçek > pHs ise doyma indeksi, (+) çıkar ve bu durumda su korozif değildir. Metal yüzeyinde ayrışan CaCO3 tabakasının koruyucu olması için, fazla kalın olmayıp, boşluksuz olması gerekir. En uygun koruma, doyma indeksi +0.5 olduğu zaman gerçekleşir. Sert sular, iyon değiştirme yöntemiyle yumuşatılıyorsa, suda sodyum iyonu konsantrasyonu artar. Bu artış özellikle, bu suyu tüketen, kalp ve hipertansiyon hastalarında rahatsızlıklara sebep olur.

YUMUŞATMA METODLARI Suların yumuşatılmasında iki metod, geniş ölçüde kullanılmaktadır. 1-Kireç soda metodu 2-İyon değiştirme metodu Bu metodların herbirinin avantaj ve dezavantajları vardır. Suların yumuşatılmasında elektroliz, destilasyon, dondurma ve ters osmoz gibi başka metodlar da kullanılabilir. Ancak bu işlemler karmaşık ve pahalıdır. Bunlar sadece, bazı şartlar altında ve gerektiği zaman kullanılırlar.

KİREÇ – SODA METODU Bu metodda, suya kireç ve soda ilave edilerek, kalsiyum ve mağnezyumun CaCO3 ve Mg(OH)2 şeklinde çökmesi sağlanır. Bu çökeltiler daha sonra, konvensiyonel çöktürme ve filtrasyon işlemleriyle uzaklaştırılırlar. Bu metod, daha çok, büyük kapasiteli arıtma tesislerinde kullanılmaktadır. Metodun uygulaması sırasında, sudaki bulanıklık ve renk de giderilmiş olur. Kireç ve soda yerine, hem karbonat sertliğini ve hem de karbonat olmayan sertliği gidermek için NaOH da kullanılabilir. Sodyum hidroksitin en büyük avantajı, kireç – soda metoduna göre, daha az çamur üretmesidir.

KİREÇ – SODA METODU Ancak, NaOH daha pahalıdır ve işlem görmüş suda, toplam çözülmüş katı miktarı artar. Bu yüzden NaOH, kireç – soda metodu kadar yaygın kullanılmamaktadır. Suya kireç ve soda ilave edildiği zaman, sertliğe sebip olan iyonlar, çözünmeyen formlara dönüşürler. Bu çökeltiler, pıhtılaşma – yumaklaştırma, çöktürme ve filtrasyon işlemleriyle sudan uzaklaştırılırlar. Bu çökeltiler, suda çok az da olsa çözündüklerinden, suda bir miktar sertlik kalabilir. Genellikle işlemden sonra kalan sertlik 50 – 85 mg / L CaCO3 mertebesindedir. Bu seviyedeki bir sertlik fazla değildir

KİREÇ – SODA METODU Kimyasal Reaksiyonlar Kireç ilk olarak sertliğe sebep olmasa da, karbondioksit reaksiyona girer. Bu yüzden kireç dozunu hesaplarken, karbondioksit miktarı da gözönüne alınmalıdır. CO2 yi CaCO3 a dönüştürmek için yeterli miktarda kireç ilave etmektedir. Bu reaksiyon pH 8.3’ e ulaştığı zaman tamamlanmış olur. CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (1) Kalsiyum ve mağnezyum iyonları CaCO3 ve Mg(OH)2 şeklinde çökerler. Kalsiyumu tam olarak çöktürebilmek için, pH 9.4’ e yükselinceye kadar kireç ilave etmek gerekir.

KİREÇ – SODA METODU Kimyasal Reaksiyonlar Mağnezyumun çöktürülebilmesi için pH’ ın 10.6 nın üzerine çıkarılması gerekmektedir. Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 + 2H2O (2) Mg(HCO3)2+Ca(OH)2→CaCO3+MgCO3+2H2O (3) MgCO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + Mg(OH)2 (4) Karbonat olmayan kalsiyum sertliği de kireç – soda ilavesiyle çöker. CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3 + Na2SO4 (5) CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl (6)

KİREÇ – SODA METODU Kimyasal Reaksiyonlar Karbonat olmayan mağnezyum sertliği, kireç ilavesiyle çöktürülmekle beraber bu işlem, karbonat olmayan kalsiyum sertliğinin ortaya çıkmasına sebep olur. Bunun sonucunda, suya daha fazla soda katılması gerekir. MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaCl2 (7) CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2 NaCl (8) MgSO4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaSO4 (9) CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3 + Na2SO4 (10)

KİREÇ – SODA METODU Kimyasal Reaksiyonlar Kireç – soda ilavesiyle yumuşatılmış suyun pH’ı 11 civarında olduğundan, suda kalsiyum karbonat konsantrasyonu yüksektir. Bu yüzden, yumuşatma işleminden sonra suyun “stabilize edilmesi” gerekir. Aksi taktirde, filtre yatağında, filtre tabanında ve dağıtım borularında kireç çökeltisi meydana gelir. Suyun stabilize edilmesi işlemine REKARBONASYON denir. Rekarbonasyon, yumuşatılmış sudan karbondioksit geçirmekle yapılır. Suya CO2 ilave edildiği zaman, çözülebilir kalsiyumbikarbonat teşekkül eder (bu, az miktarda sertliğe sebep olur) ve pH 8.6 seviyesine düşürülür.

KİREÇ – SODA METODU Kimyasal Reaksiyonlar Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (11) CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 (12) Mağnezyum hidroksit de, çözünebilen mağnezyum karbonata dönüşür. Mg(OH)2 + CO2 → MgCO3 + H2O (13)

Kireç – Soda İşleminin Çeşitleri Yukarıdaki kimyasal reaksiyonlardan görüldüğü gibi, kireç – soda metodu farklı şekillerde uygulanabilir. En iyi uygulama şekli 1) Sudaki sertliğin miktar ve türüne 2) Yumuşatılmış suda istenen sertliğe göre tayin edilir. Mesela, suda sadece karbonat sertliği varsa, sadece kireçle yumuşatma yapılabilir. Ancak, hem karbonat ve hem de karbonat olmayan sertlik varsa, o zaman hem kireç, hem desoda kullanmak gerekir.

Konvensiyonel Kireç – Soda Uygulaması Konvensiyonel proses, suda sadece küçük miktarlarda mağnezyum sertliği mevcut olduğu zaman uygulanır. Bu uygulama, Şekil 6.1 de görüdüğü gibi, tek kademeli bir prosestir.

Aşırı Kireç Uygulaması Sudaki mağnezyumun sertliği 40 mg / L CaCO3 dan fazla olduğu zaman, 60–660C sıcaklıklarda çalıştırılan, evlerdeki sıcak su cihazlarında, mağnezyum hidroksit tabakası birikir. Bu mağnezyum sertliğini azaltmak için, konvensiyonel prosestekine nazaran, daha fazla, kireç kullanmak gerekir.

Aşırı Kireç Uygulaması Aşırı kireç ilavesi pH’ ı 10.6 ya yükseltir ve böylece, mağnezyum hidroksit çöker (3,4,7ve9 denklemleri). Bu uygulama yapıldığı zaman, karbonat olmayan sertliği gidermek için soda ilave edildikten sonra, rekarbonasyon işlemi yapılır. Aşırı kireç uygulaması tek veya iki kademeli şekilde yapılabilmektedir. İki kademeli uygulama, hem mağnezyum sertliğini büyük ölçüde giderir, hem de, yumuşatılmış suyun kalitesini kontrol etmede, daha fazla esneklik sağlar.

Bölümlü uygulama Bu metod, aşırı kireç uygulamasının modifiye edilmiş bir şeklidir. Bu uygulamanın amacı, gereken kireç ve karbondioksit miktarını azaltmaktır. Şekil 6.3 de görüldüğü gibi, suyun sadece bir kısmı aşırı kireçle muamele edilir.

Bölümlü uygulama Suyun diğer bir porsiyonu ise, Rekarbonasyon öncesine, sisteme, bypass edilir. Bypass edilen suyun miktarı, ham suyun kalitesine ve yumuşatılmış suyun arzu edilen kalitesine bağlıdır. Suyun bir porsiyonu aşırı kireçle muamele edilirken küçük bir porsiyonu da kireç tasfiyesine bypass edildikten sonra, bu sular tekrar birleştirilir. Bypass edilen ve kireçle muamele edilmeyen sudaki karbondioksit ve bikarbonat alkalinitesi, suyun kireçle muamele görmüş porsiyonunun stabilize edilmesine yardımcı olur. Böylece, rekarbonasyon için gereken CO2 sarfiyatı azalmış olur.

Kostik – Soda Uygulaması Kostik soda (NaOH) hem karbonat sertliğini, hem de karbonat olmayan sertliği giderdiğinden dolayı, kireç ve soda yerine kullanılabilir. NaOH kullanıldığı zaman, kalsiyum ve mağnezyum bikarbonat ile sodyum hidroksitin, diğer kimyasal reaksiyonları esnasında soda teşekkül ettiği için, suya ayrıca soda ilavesi gerekmez. Diğer taraftan kostik sodayla çalışmak kolaydır ve daha az çamur teşekkül eder. Kostik sodanın en büyük dezavantajı, pahalı olmasıdır.

Koagülasyon Kireç – Soda yumuşatma prosesinde, küçük çaplı kalsiyum ve mağnezyum taneciklerini çöktürmek için, çoğunlukla pıhtılaştırıcı ilave etmek gerekir. Pıhtılaştırıcı ilavesi, filtrede biriken katı madde miktarını önemli ölçüde azaltır. Böylece, hem filtrenin kullanım süresi uzar hem de bulanıklık daha etkili bir şekilde giderilmiş okur. Ayrıca bu arada, filtre ortamında tabaka teşekkülü de azalmış olur. Şayet ham su, çok bulanık ve renkli ise, o zaman yumuşatma işlemi yapılmadan önce pıhtılaşma ve yumaklaştırma işlemi yapmak gerekir. Aksi taktirde bulanıklık ve renk yumuşatma işlemini olumsuz yönde etkiler.

kireç – Soda Metodunun Uygulanması Kireç – soda metodunun uygulanmasında kullanılan sistem komponentleri şunlardır: 1 - Kimyasal madde depolama ünitesi 2 – Kimyasal madde besleme üniteleri 3 – Hızlı karıştırma havuzları 4 – Yumaklaştırma havuzları 5 – Çöktürme havuzları ve ilgili teçhizat 6 – Flokülatör (Hızlı karıştırma, yumaklaştırma ve çöktürme havuzlarının yerine, genellikle bu tür havuzlar kullanılmaktadır). 7 – Çamur devretme, su çıkarma ve işleme cihazları 8 – Rekarbonasyon üniteleri 9 – Filtrasyon üniteleri

Hızlı Karıştırma Havuzları Kireç – Soda yumuşatma prosesinde kullanılan hızlı karıştırma havuzlarının iki amacı vardır: 1 – Kireç ve sodayı su ile karıştırmak 2 – Kimyasal maddelerin çözünmesini sağlamak ( Bu bilhassa, az çözünen kireç için önemlidir). Mekanik olarak, yüksek hızda karıştırma yapılabilen hızlı karıştırma havuzları, perdeli hızlı karıştırma havuzlarına nazaran daha çok tercih edilmektedir. Çünkü, hem karıştırma hızı akış hızından bağımsız olarak kontrol edilebilmekte, hem de daha hızlı karıştırma yapma imkanı bulunmaktadır. Kimyasal reaksiyonları hızlandırmak için, çöktürme havuzundan hızlı karıştırma havuzuna çamur geri devri yaptırılır.

Hızlı Karıştırma Havuzları

Yumaklaştırma Havuzları

Çöktürme Havuzları Çöktürme havuzları da, daha önce anlatılan çöktürme havuzlarından çok farklı değildir. Ancak, kireç – soda prosesinde teşekkül eden, çamur miktarı çok fazla olduğundan, havuzun mekanik çamur toplama ve uzaklaştırma ekipmanları daha büyük bir önem kazanmaktadır.

Flokülatör Bu sistemler tek bir havuzdan oluşur ve bu havuzun içinde pıhtılaştırma – yumaklaştırma, çöktürme, çamur toplama ve çamur geri devri işlemlerinin hepsi yapılır. Bu havuzların, değişik birkaç şekli vardır. Bütün flokülatörlerin iki önemli bölümü vardır; Karıştırma Bölümü: Bu bölümü kireç ve soda, su ile karıştırılır ve daha önce teşekkül etmiş çamur, reaksiyonların tamamlanması ve çökeltinin tam olarak meydana gelebilmesi için sirküle ettirilir. Çöktürme ve Arıtma Bölümü: Burada, arıtılmış su, çamur içinden yukarı doğru çıkarken ve üstte bulunan çıkış yapısına doğru giderken, teşekkül etmiş katıların çökmesi sağlanır.

Flokülatör

Flokülatör

Çamur Geri Devri, Su Çıkarma ve Çamur İşleme Sistemleri Kalsiyum karbonat ve mağnezyum hidroksitin yumaklaştırma ve çöktürülmesi, daha önce teşekkül etmiş yumakların mevcudiyetinde, daha çabuk meydana gelir. Bu nedenle, flokülatörlerin kullanılmadığı sistemlerde oluşan çamur, hızlı karıştırma havuzlarına geri devrettirilir. Bu arada çamurun bir kısmı da, çöktürme havuzunun altından periyodik olarak alınır. Çamurun uzaklaştırılması sadece yerçekim etkisiyle yapılabilir. Ancak, gerek çamurun havuzdan alınması ve gerekse sirküle ettirilmesi için, çamur nakil pompaları kullanılmaktadır.

Çamur Geri Devri, Su Çıkarma ve Çamur İşleme Sistemleri Çamur nakil pompaları genellikle çöktürme havuzlarının yanındaki, komşu bir odaya yerleştirilir. Kireç – soda yumuşatma prosesinde oluşan çamur miktarı çok fazladır. Bu yüzden çamurun işlenmesi gerekir. Ancak, çamurun işlenmesi zor ve pahalı bir işlemdir. Önce, çamurdaki su miktarı azaltılır, daha sonra kurutulur. Çamur işlemede, yaygın olarak kullanılan sistemler şunlardır.

Çamur Geri Devri, Su Çıkarma ve Çamur İşleme Sistemleri Kurutma yatakları Lagünler Çamur kalınlaştırıcılar Vakum filtreler Santrifüjler Kurutma Yatakları. Bir kurutma yatağı, çakıl veya taş tabakası üzerine serilmiş bir kum tabakası ve bir de alt drenaj sisteminden ibarettir. Lagünler. 3 m derinliğinde 4000 m2 alanında büyük göletlerdir. Bu sistemler, çamur suyunun alınmasında oldukça ekonomiktir. Ancak, çok büyük alanlara ihtiyaç gösterirler.

Çamur Geri Devri, Su Çıkarma ve Çamur İşleme Sistemleri Çamur Kalınlaştırıcılar. Bunlar dairesel çöktürme havuzlarına benzer. Vakum Filtreleri. Bir vakum filtresi, döner silindirik bir filtre tamburundan oluşur. Bunun üzeri, ince metal telden, tabii veya sentetik bir fiberden dokunmuş, gözenekli bir kumaş ile kaplanır. Filtre tankına doldurulan çamur, filtre silindiri içine uygulanan vakumla, filtre yüzeyine birikir. Filtre üzerinde biriken kek, %45 – 75 katı ihtiva eder, Şekil 6.5 de, bir vakum filtre sistemi gösterilmiştir.

Vakum filtresi

Çamur Geri Devri, Su Çıkarma ve Çamur İşleme Sistemleri Santrifüjler. Yerçekimine nazaran 3000 ile 10000 misli daha fazla ayırma gücüne sahiptir. Santrifüj sistemleri, çamuru çok hızlı bir şekilde döndüren, çöktürme kaplarından ibarettir. Santrifüjlerden çıkan, suyu alınmış çamur % 50 – 65 katı ihtiva eder. Rekarbonasyon Üniteleri. Rekarbonasyon genellikle, yumuşatılmış suya karbondioksit ilave etmekle yapılır. Böylece su stabilize edilmiş olur. Rekarbonasyon, bekleme süresi 15–30 dakika olan havuzlarda gerçekleştirilir.

Çamur Geri Devri, Su Çıkarma ve Çamur İşleme Sistemleri Karbondioksit gazını elde etmek için birkaç yol vardır. En eski yöntem, karbondioksiti baca gazından elde etmektir. Bunun için baca gazları toplanır, safsızlıkları gidermek için su püskürtülerek yıkanır. Yıkanan baca gazı, kompresörle rekarbonasyon havuzuna basılır ve suya difüze edilir. Bu teknik her zaman kullanılmaz ve çoğunlukla da tavsiye edilmemektedir. Çünkü baca gazında mevcut olan, sülfürlü ve fenolik maddeler, arıtılmış suda tat ve koku problemlerine yol açar.

Çamur Geri Devri, Su Çıkarma ve Çamur İşleme Sistemleri Ayrıca, yıkama üniteleri, kompresörler, valflar ve boru sistemleri, karbondioksit nemli olduğu için, korozyona uğrarlar. Daha yeni tesislerde karbondioksit, doğal gaz – hava karışımını su altında veya su yüzeyinde yakmak suratiyle elde edilir. Bu şekilde üretilen CO2 daha sonra, rekarbonasyon havuzunun 3 – 4.5 m altından havuza verilir. Elde edilen karbondioksitin miktarı, yakılan doğal gazın miktarı ayarlanarak kontrol edilir. Daha küçük tesislerde karbondioksit tüpleri kullanılır. Filtrasyon Üniteleri. Kireç – soda yumuşatma ünitelerinde kullanılan filtreler, konvensiyonel hızlı kum filtrelerinin benzeridir. Ancak, işletme şartları daha özeldir.

Kireç-soda metoduyla yumuşatma işleminde hesaplamalar Aşağıda analizi verilen bir su, aşırı kireç uygulamasıyla yumuşatılacaktır. Giderilecek sertliğin pratik sınırı, kalsiyum için, 30 mg/L CaCO3 ve Mg (OH)2 için 10 mg / L CaCO3dır. CO2 = 8.8 mg / L Bikarbonat alkalinitesi= 135 mg / L CaCO3 Ca+2 = 40.0 mg / L SO4-2= 29.0 mg / L Mg+2= 14.7 mg / L Cl- =17.8 mg / L Na+ =13.7 mg / L

Kireç-soda metoduyla yumuşatma işleminde hesaplamalar a) meq/L olarak, çubuk grafik çiziniz ve çözeltideki kimyasal bileşiklerin teorik bileşimlerini hesaplayıp, liste halinde gösteriniz. b) suyu yumuşatmak için gerekli olan CaO ve Na2CO3 dozunu hesaplayınız. c) Rekarbonasyondan önce ve sonra, yumuşatılmış su için çubuk grafik çiziniz. Yumuşatılmış sudaki alkalinitenin yarısının bikarbonat formunda olduğunu farz ediniz.

Kireç-soda metoduyla yumuşatma işleminde hesaplamalar Aşağıda analizi verilen bir su, aşırı kireç uygulamasıyla yumuşatılacaktır. Giderilecek sertliğin pratik sınırı, kalsiyum için, 30 mg/L CaCO3 ve Mg (OH)2 için 10 mg / L CaCO3dır. CO2 = 8.8 mg / L Bikarbonat alkalinitesi= 135 mg / L CaCO3 Ca+2 = 40.0 mg / L SO4-2= 29.0 mg / L Mg+2= 14.7 mg / L Cl- =17.8 mg / L Na+ =13.7 mg / L a) meq/L olarak, çubuk grafik çiziniz ve çözeltideki kimyasal bileşiklerin teorik bileşimlerini hesaplayıp, liste halinde gösteriniz. b) suyu yumuşatmak için gerekli olan CaO ve Na2CO3 dozunu hesaplayınız. c) Rekarbonasyondan önce ve sonra, yumuşatılmış su için çubuk grafik çiziniz. Yumuşatılmış sudaki alkalinitenin yarısının bikarbonat formunda olduğunu farz ediniz.

Kireç-soda metoduyla yumuşatma işleminde hesaplamalar Çözüm: a) sudaki maddelerin miliekivalent miktarı Tabloda hesaplanmıştır. meq/L değerlerinin çubuk grafiği Şekil 6.6 (a) da görülmektedir. Suda bulunan bileşiklerin Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, MgSO4, Na2SO4 ve NaCl olduğunu düşünelim.

Örnek problem Şekil 6.6(a) Arıtma öncesi ham suya ait grafik. Şekil 6.6(b) Aşırı kireç uygulaması yapılmış fakat rekarbonasyon ve filtrasyon yapılmamış suya ait grafik

Kireç-soda metoduyla yumuşatma işleminde hesaplamalar Şekil 6.6(c) Rekarbonasyon yapıldıktan sonraki grafik. Kalsiyum sertliği = 2.00 x 50 = 100 mg / L CaCO3 Mağnezyum sertliği = 1.21 x 50 = 60.5 mg / L CaCO3 Sudaki bileşiklerin, teorik miktarı Tablo 6.3 de hesaplanmıştır.

Kireç-soda metoduyla yumuşatma işleminde hesaplamalar Tablo 6.3. Sudaki bileşiklerin teorik miktarları ve gerekli kireç ve soda

Kireç-soda metoduyla yumuşatma işleminde hesaplamalar b) Gerekli kireç dozu, yumuşatma reaksiyonlarından hesaplanır ve buna mağnezyumu çöktürmek için, 35 mg / L CaO aşırı kireç miktarı ilave edilir. Kireç dozu = ( 4.31 x 28 ) + 35 = 156 mg / L CaO Soda dozu = 0.51 x 53 = 27 mg / L Na2CO3 c ) Yumuşatma yapıldıktan sonraki, teorik çubuk grafik Şekil 6.6(b) de verilmiştir. Grafikte sıfırın solundaki kesikli çizgilerle gösterilmiş olan kutu, Mg(OH)2 yi çöktürürken, pH’ ı kafi miktarda yükseltmek için ilave edilen aşırı kireçtir. ( 35 mg / L CaO = 1.25 meq / L ).

Örnek problem 0.6 meq / L Ca+2 ( 30 mg / L CaCO3 ) ve 0.2 meq / L Mg+2 ( 10 mg / L CaCO3) giderilen sertliğin pratik sınırlarıdır. 1.11 meq / L Na+ ; suda mevcut olan ( 0.60 meq / L) ve soda ilavesinden gelen ( 0.51 meq / L ) sodyumun toplamıdır. Mg(OH)2 den gelen alkalinite 0.20 meq / L OH- dır ve kalan 0.60 meq / L karbonat iyonudur. SO4-2 ve Cl- ün miliekivalent değerleri, yumuşatma işleminde değişmemiştir.

Kireç-soda metoduyla yumuşatma işleminde hesaplamalar Rekarbonasyon, aşırı kireci, kalsiyum karbonat çökeltisine dönüştürür (Denklem 11). Daha fazla karbondioksit ilavesiyle Ca(HCO3)2 meydana gelir (Denklem 12 ), Şekil 6.6.(c) de, yumuşatılmış ve toplam sertliği 40 mg / L olan , stabilize edilmiş suyun grafiği görülmektedir.

Kireç-soda metoduyla yumuşatma işleminde hesaplamalar ödev Bir suyun kimyasal analizinde kalsiyum sertliği 110 mg CaCO3 /L; Na+ =12 mg/L; Cl-=20 mg/L; SO4-2= 8 mg/L; Bikarbonat Alkalinitesi =100 mg/L olarak bulunmuştur. Su bileşimini hesaplayıp meq/L olarak çubuk grafiğini çiziniz. Suyu yumuşatmak için gerekli CaO ve Na2CO3 dozlarını hesaplayınız. Yumuşatmadan sonraki su bileşimini hesaplayıp çubuk grafik halinde gösteriniz. Rekarbonasyondan sonraki bileşimi grafik olarak gösteriniz.